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新型膜及膜技术未来发展方向
浏览次数:14发布时间:2019-05-17 15:51:05 文章来源:
过去的三十年里,膜分离技术在处理气体或液态混合物分离方面,在化工产品和生物制品的提纯方面,都取得了显著进展。在食品工业、废水再生、废气处理、湿法冶金和石油化工产品分离方面的应用也崭露头角.每年膜产品的销售额达数十亿美元之多。但是,与其它新型分离技术一样,膜分离技术也需在应用实践中进一步完善。如它存在渗透通量小,选择性较差,膜的使用寿命不长,组件或装置运转费用高等缺陷。这些不足一方面与膜本身有关,另一方面也与膜组件的设计构型有关。因此,在膜分离技术的研究和应用方面,目前迫切需要解决的是研制具有很理想的化学稳定性、热稳定性、良好的渗透通量和极高的选择性的新型膜材料,优化膜组件的设计,尽量减少浓差极化和堵塞,以期在更广泛的领域里获得应用。
  新型膜材料的开发,可以说在某种程度上决定着膜分离技术的应用前景。目前,膜科学工作者正在研制具有独特功能的新型聚合材料和无机半渗透材料;膜过程方面也有新的进展。如将膜过程与物理化学或生物化学分离方法相结合,从而形成了高功能的纯化机制,经济效益优于任何单一的过程。纵观膜分离技术的发展现状,今后它将在以下几个方面取得突破或进展。
  新的渗透选择性材料
  人们越来越对膜法气体分离、渗透蒸发分离液体混合物感兴趣,从而促进了对膜材料性质和微观结构的研究.过去在提高选择渗透性结构(如NZ/O:的分离)方面的研究进展甚微。而近来人们发现某些结构对气体和蒸汽有异常高的分离性能,这是因为该种不对称的结构有着小分子可以通过的网状微孔,在某种程度上类似于有机玻璃和有孔陶瓷晶体。这一现象也有力地支持了关于超微孔结构的有机或无机材料对小分子有渗透性的观点。在这方面最有代表性的是聚乙炔材料,这种材料的膜对COZ/CH4S02:/N2H3/N:和C2H2/。等气体`混合物有相当高的分离能力。
  新颖的膜分离技术过程
  膜过程的经济性(用渗透通量和膜寿命来衡量)和效率(用选择渗透性和耐久性来衡量),一方面依赖于(或者受控于)膜本身的性能,力一方面取决于膜使用的环境。但从根本上讲,膜过程的经济效益明显受浓差极化和堵塞的影响。浓差极化是在传质过程中发生在膜表面上的一类现象 ,从根本上无法消除,但可以通过改变过程的构型设计等方法而使其减弱;堵塞是一种更复杂的现象,它包括浓差极化,溶质或胶体粒子的吸附,主要是在膜表面上形成了胶粘体和附着层造成的。可通过对膜表而适当选择、表面处理、适宜的流体设计或者通过其它动力传输堵塞物质的方法减弱吸附。
  尽管膜分离技术的应用已取得了长足的进展,在化工等领域已工业化,但是还有许多领域如化学合成、生物产品分离、食品工业、湿法冶金和废水处理等,有待于进一步深化研究。现在我们不能断言,在过去的数十年中,膜分离技术技术在工业应用上是否取得了令人振奋的进展,也无法估计膜分离技术技术在不远的将来有多广的应用范围。